Syntéza a supramolekulární chování multitopických ligandů na bázi kubanu

Ing. Kristýna Jelínková

Doctoral thesis

Synthesis and supramolecular behaviour of multitopic cubane-based ligands

Abstract:

Multitopic ligands can bind different macrocycles to their binding sites. Due to interactions between different types of host molecules, they can display interesting binding behaviour. Therefore, we decided to prepare and study the supramolecular properties of tritopic cubane-based ligands. We also looked for a suitable structure, which would be able to form an inclusion complex with CB6. A simple 1,4-diaminocubane dihydrochloride was prepared followed by synthesis of 2,6-disubstituted spiro[3.3]heptane derivative. It was experimentally verified that the cubane cage is too bulky for CB6. Contrary, bisimidazolium derivative of spiro[3.3]heptane formed an inclusion complex with CB6. Six model (benz)imidazolium salts with one adamantane binding site were prepared. All six adamantane-based ligands formed complexes with ?"alfa"-, ?"beta"-, "gama"-CD, CB7 and CB8 with 1:1 stoichiometry. The selectivity of CB7/CB8 towards the 3,5-dimethyladamantane substituent was retained. The preparation of three tritopic bisimidazolium cubane-based ligands containing one central cubane and two terminal adamantane binding sites followed. The results showed that all three tritopic ligands are able to bind two "beta"-CD, two CB8 and one ?"gama"-CD unit. Tritopic ligands provided the most interesting differences in the presence of CB7. The results obtained within this work can be used for the design of a binding motif for CB6, new multitopic ligands or attractive ligands suitable for ?"gama"-CD.

Abstract:

Multitopické ligandy mohou vázat na svá vazebná místa různé makrocykly a díky interakcím mezi různými druhy hostitelských molekul mohou vykazovat velmi zajímavé vazebné chování. Proto se předložená disertační práce zabývá přípravou a především studiem supramolekulárních vlastností zejména tritopických kubanových ligandů. Dále jsme hledali vhodnou klecovou strukturu pro tvorbu inkluzního komplexu s CB6. Nejprve byl připraven 1,4-diaminokuban dihydrochlorid a následně 2,6-disubstituovaný derivát spiro[3.3]heptanu, který má menší efektivní poloměr v rovině kolmé na osu ligandu než kubanová klec. Experimentálně bylo ověřeno, že kubanová klec je pro CB6 příliš objemná. Naproti tomu ligand odvozený od spiro[3.3]heptanu komplex s CB6 tvoří. Také bylo připraveno šest modelových (benz)imidazoliových ligandů s adamantanovým vazebným místem. Všech šest jednovazebných ligandů tvoří komplexy s "alfa"-, "beta"-, "gama"-CD, i s CB7 a CB8 se stechiometrií 1:1. Byla také potvrzena selektivita CB7/CB8 vůči ligandu s 3,5-dimethyladamantanovým substituentem. Následovala příprava tří tritopických bisimidazoliových kubanových ligandů obsahujících jedno centrální kubanové a dvě terminální adamantanová vazebná místa. Studium jejich supramolekulárních vlastností ukázalo, že všechny tři tritopické ligandy shodně vážou dva "beta"-CD, jeden "gama"-CD a dva CB8. Nejvýznamnější rozdíly v chování ligandů byly pozorovány v systémech obsahujících CB7. Kromě repulzivních interakcí mezi portály CBn byly pozorovány i případy, kdy uspořádání komplexu bylo podmíněno atraktivními interakcemi mezi CB7 a gama-CD. Výsledky této práce mohou být využity při návrhu vazebného motivu pro CB6, nových multitopických ligandů či vazebných motivů vhodných pro .-CD.

Keywords

kuban, supramolekulární chemie, hostitel?host chemie, multitopické ligandy

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 23. 7. 2020

Thesis defence

• Supervisor: doc. Mgr. Robert Vícha, Ph.D.

Tomas Bata University in Zlín

Faculty of Technology

Doctoral programme / field:
Chemistry and Materials Technology / Technology of Macromolecular Compounds